火星间歇泉(Martian geysers)或二氧化碳喷流，是推测火星南极地区在春季解冻期间发生小规模气体和尘埃喷发的地点。“黑色沙丘斑点”和“蜘蛛”或蜘蛛状 –为这类喷发所形成的两种最明显地表特征。
火星间歇泉与地球上的间歇泉不同，后者通常与热液活动有关，而前者则完全不同于任何地球地质现象。其反射率(反照率)、形状和特殊的蜘蛛般外观引发了有关它们起源的各种猜想，包括从结霜反射率差异到涉及生物作用的种种解释。然而，当前所有的地质物理模型都假设火星上存在某种喷流或类似喷泉的活动，但对于它们的特点以及形成过程目前仍存有争议。
这些特征是火星南极地区-南纬60°至80°，西经150°至310°，被非正式称为“神秘区域”所特有。这片位于极地厚冰层陡坡和永久冻土之间的1米深二氧化碳(CO2)冰板过渡区明显为间歇泉群所在地。
二氧化碳冰的季节性结霜和解冻导致了许多特征的出现，比如在冰面下有蜘蛛状裂缝或通道的黑色沙丘斑点-地面和二氧化碳冰之间蚀刻出的蜘蛛形放射状通道，使其看起来像蛛网，然后，积聚在通道内的压力喷出气体和黑色玄武质沙粒或尘埃，这些沙粒或尘埃沉积在冰面上，形成黑色的沙丘斑点。这一过程很快，在数天、数周或数月的时间里就可观察到，这种增长速度在地质学上相当罕见——尤其是在火星上。起初，因为其外观，人们普遍认为它们是不相关的特征，所以从1998年到2000年，它们分别在不同的研究刊物上被报道( -分别)。“喷流”或“间歇泉”模型是从2000年起开始提出并完善的。黑色沙丘斑点和蜘蛛是一种与二氧化碳(CO2)凝结(干冰)和升华循环作用有关的现象。黑色沙丘斑点一般宽15到46米(50到150英尺)，相隔数百英尺，但可见到的更小尺寸受到成像分辨率的限制-而这些小黑斑可生长并合并成几公里宽。
蜘蛛特征，当单独观察时，形似圆形的叶状结构，让人联想到从中心点向外辐射的蛛网。其辐射状图案代表了升华的气体在流向喷口时，在冰中形成的浅通道或管道。起初，这些斑点看起来呈灰色，后来逐渐被认为主要是玄武岩质砂粒。下面将讨论当前提出的一些模型，这些模型主要研究产生间歇泉系统的驱动力。
大气压
火星表面的大气压每年变化范围约为6.7–8.8毫巴和7.5–9.7毫巴；每天变化约为6.4–6.8毫巴。由于气压的变化，地下气体周期性膨胀和收缩，在大气压升高时引起向下的气体流动，在大气压降低时则释出。此外，来自台湾和法国的独立团队测量了几个目标区域的冰层厚度，发现间歇泉区域的CO2霜层
最大厚度约为0.76–0.78米，支持太阳光驱动的干式排气地球物理模型。当南部春季CO2冰接收到足够的太阳能时，就会从底部开始CO2冰的升华。高压气体以160公里/小时(99英里/小时)或更高速度流过。这些扇形斑的位置、大小和方向，有助于量化季节风和升华活动。
很明显，季节性冰盖底部的升华更能产生出巨大的超压。最终冰会完全消失，黑色颗粒物质又回到了表面。
2016年在实验室成功模拟了火星大气条件下，从二氧化碳冰板内触发出尘埃喷发的实验，为CO2喷流和扇斑生成模式提供了有力的支持，其中根据纬度的不同，所含水冰量也不同：明亮的极地冰盖本身是由85%的CO2冰和15%的水冰混合而成。第二大冰源则是陡峭斜坡，称为“陡坎”，几乎全部由极地冰盖滑落到周围平原上的水冰构成。
地热
一支欧洲研究小组提出，这些特征可能是一种迹象，表明喷流是由非太阳能因素引起的，例如地热。 该模型很难与热辐射(红外)成像形式收集的证据相一致，这些证据显示扇状物、斑点和不规则斑块形成于冷流体或冷气体的排放。
二氧化碳和水循环
迈克尔·C·马林是一位行星科学家，他所设计的火星全球探勘者相机，曾最早拍摄到了CO2间歇泉现象照片。马林一直致力于研究特定区域所获得的图像，并跟踪这些图像在几年内的变化。2000年，他模拟了二氧化碳(CO2)和水升华凝华的复杂过程，以显示扇状物和斑点的动态变化。典型的溶化过程模式是开始于沙丘边缘的小黑斑，然后这些黑斑逐个扩大，最终全部合并到一起。这种扩展模式清晰而独特：先是一点黑核缓慢扩大，通常外侧伴有一圈明亮的边缘或“光晕”。由于这一过程为渐进式的向心现象，因此，每个亮区位置都会被逐惭扩大的暗区超越。虽然斑点最初是沿沙丘边缘发展，但很快会迅速蔓延到沙丘上和沙丘之间。随着春天的到来，扇形尾(“蜘蛛”)从中心点开始发育。当低反照率的极地沙粒在薄薄的霜层下升温时，就会发生解冻，导致霜冻蒸发，形成在沙丘上所看到的斑块黑核。而当蒸汽横向移动时，遇冷沉淀则会形成明亮的光晕。当裸露的砂层膨胀时，沉霜又会再次蒸发，此种循环将会重复多次。
生物源假说
一组匈牙利科学家提出，黑色沙丘斑点和通道可能是火星光合微生物的聚居地，这些微生物在冰盖下越冬，当阳光在早春返回极地时，光线穿过冰层，微生物会立刻开始光合作用并加热周围环境。在火星稀薄的大气层中，通常一小袋液态水会瞬间蒸发，而现在可被覆盖在它们周围的冰保留住。当冰层变薄时，微生物通过变灰而显现出来。当冰层完全融化时，它们又会迅速干枯变黑，其周围伴随着一圈灰色的光晕。匈牙利科学家认为，即使是一个复杂的升华过程也不足以解释黑色沙丘斑点在时空上的形成和演化。自从它们被发现以来，小说作家亚瑟·查理斯·克拉克就建议从天体生物学的角度来研究这些构造。但他们也指出，大多数地质构造在不援引任何有机“火星生命”假设的情况下也能得到解释，但当前还没正式提议，也没落实资金。
另请参阅
- 蛛网膜地形-金星上未知起源的大型结构。
- 混沌地形-地形破碎或混乱的独特区域。
- 火星地质-对火星地表、地壳及内部的科学研究。
*行星地质学-明显环恒星轨道运行天体的地质学。
*月溪
*瑞士干酪特征-火星南极冰盖神秘的地表特征。
参考文献
外资链接
- [http://www.martianspiders.com 火星“蜘蛛”] 照片。
- 亚瑟·C ·克拉克的“火星蜘蛛”特写: [http://www.martianspiders.com/Arthur%20C_%20Clarke%20Stands%20By%20His%20Belief%20in%20Life%20on%20Mars.htm 1]
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